Solid deuterium surface degradation at ultracold neutron sources
固体氘（sD_2）是产生超冷中子（UCN）的有效转换器。众所周知，sD_2必须足够冷，具有高纯度并且大部分处于其正态，以保证UCN在固体中的长寿命，它们从固体中被提取到真空中。由于晶体的不均匀性限制了弹性散射的平均自由程并降低了提取效率，因此块状sD_2材料的UCN透明度必须很高。在Paul Scherrer研究所和Los Alamos国家实验室的UCN源进行的观测一致表明，在对sD_2进行初始制备或后期处理（"调理"）后，UCN产率随操作时间的推移而降低。我们表明，除了质量的散装sD_2，其表面的质量是必不可少的。我们的观察和模拟支持这样的观点，即由于D_2霜层在脉冲操作下的建立，导致UCN的强烈反射和随后的损失，表面正在恶化。我们报告的UCN产率测量结果，温度和压力行为的氘源操作和调节，和UCN输运模拟。这一点，再加上光学观测的SD_2霜形成的初始透明SD_2在离线研究与脉冲热输入在北卡罗来纳州立大学UCN源的结果在一致的描述UCN产量下降。
2018-08-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Ultracold neutron accumulation in a superfluid-helium converter with magnetic multipole reflector
我们分析了超冷中子（UCN）在磁多极反射器包围的超流氦转换器容器中的积累。我们解决了自旋相关的速率方程，采用有效的绝热自旋输运被困UCN在机械平衡的公式。饱和UCN密度的结果得到的顺序和多极场的强度的依赖。在中子光学势中增加磁存储可以增加产生的低场寻求UCN的密度和能量，并用于减轻壁损失对源性能的影响。它还可以提供一个高度极化的UCN样品，而无需对入射到转换器上的中子束进行重新定位。这项工作是在ILL的UCN源项目SuperSUN的准备工作中进行的。
2015-03-04 nucl-ex physics.ins-det
Stored Ultracold Neutron Lifetime Experiments: Non-Inertial Frame Effects on the Neutron Velocity Spectrum
超冷中子（UCN），储存在一个与地球相连并因此与地球一起旋转的具有硬壁的单元中，将经历非惯性系效应，导致UCN谱的加宽。光谱的加热或冷却也是可能的。这是因为存储的UCN在突然的壁碰撞之间处于自由下落（惯性）系中，并且细胞相对于该系的加速度意味着细胞壁将在随后的UCN壁碰撞之间具有新的准随机速度。这导致UCN轨迹在动量空间中的随机行走。给出了特定初速度对UCN影响的估计。虽然这些影响看起来很小，但它们值得考虑用于当前感兴趣的实验，并且对于未来可能的实验具有预期的改进精度将是重要的。
2018-04-03 nucl-ex physics.ins-det
New source for ultracold neutrons at the Institut Laue-Langevin
在劳厄-朗之万研究所的专用束线上安装了一个新的超冷中子（UCN）强超热源。波长为0.89 nm的入射中子在约0.7 K的温度下在填充有超流体$^4$ He的5升体积中转换成UCN。UCN可以提取到室温实验。我们提出的低温设置的源，冷中子束的表征，和UCN生产测量，其中UCN密度在生产体积至少为55每厘米$^3$确定。
2014-04-14 nucl-ex physics.ins-det
Ultracold neutron production and up-scattering in superfluid helium between 1.1 K and 2.4 K
超冷中子（UCN）是使用劳厄-朗之万研究所的PF 1B冷中子束设施在4升体积的超流氦中产生的，然后在室温下提取到探测器中。在转化器温度为1.08 K的情况下，累积的UCN的数量被计数为$91,\!700 \pm 300$。由此，我们推导出$(6.9 \pm 1.7)\,\mathrm{cm^{-3}\,s^{-1}}$的体积UCN生产速率，其包括对由短储存时间引起的UCN提取期间转化器中的损失的校正，但不考虑UCN运输和检测效率。通过在1.2- 2.4K温度范围内扫描，研究了超流中UCN的上散射率。在分析中，使用从非弹性中子散射数据计算的与温度相关的UCN生产率，发现存在的唯一UCN上散射过程是从双声子散射。我们的分析排除了其他散射过程对$\lesssim 10\%$的预测水平的贡献。
2016-02-22 nucl-ex physics.ins-det
Experiments with ultracold neutrons - first 50 years
今年是首次实验观测超冷中子（UCN）50周年。我回顾了在杜布纳的第一次实验，第一次遇到FL夏皮罗是UCN研究的先驱，也是UCN实验的早期阶段。与UCN调查的现状进行了简短的审查。
2018-05-14 nucl-ex physics.hist-ph
Characterization of ultracold neutron production in thin solid deuterium films at the PSI Ultracold Neutron source
我们在Paul Scherrer研究所（PSI）的超冷中子（UCN）源的固体氘（sD $_2$）慢化剂中通过超热转换测定了UCN产生率。特别地，我们考虑了少量的小于$20\,$摩尔的D $_2$，其以几mm厚的薄膜沉积在冷却的慢化剂容器表面上。我们测量了氘的同位素（$ c_\text{HD} < 0.2 \, \% $）和同分异构体（$ c_\text{para} \le 2.7 \, \% $）纯度，从而得出结论，在$5\,$ K下的吸收和上散射对来自薄膜的UCN产率具有可忽略的影响。我们比较了计算的UCN产额的基础上，以前测得的热中子通量从重水热慢化剂测量的UCN计数率在束端口。我们证实了我们的结果，从而证明了UCN的生产和运输的来源模拟的绝对特征。
2023-03-14 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Storage of ultracold neutrons in the UCN$τ$ magneto-gravitational trap
UCN $τ$实验的目的是通过在磁引力阱中捕获超冷中子（UCN）来测量自由中子的寿命$τ_{n}$。非对称碗状NdFeB磁体Halbach阵列将低场寻求UCN限制在装置内，并且环形几何形状的一组电磁线圈提供背景“保持”场以消除由磁场节点引起的去极化感应的UCN损耗。我们提出了一个测量的存储时间$τ_{store}$的陷阱，通过存储UCN不同的时间，并计数幸存者。数据是一致的，一个单一的指数衰减，我们发现$τ_{store}=860\pm19$ s：$1 σ$内的$τ_{n}$目前的全球平均值。发现保持场失活的存储时间为$τ_{store}=470 \pm 160$ s;这种存储时间的减少是由于UCN在存储时经历马约拉纳自旋翻转的损失。我们讨论计划，以增加测量的统计灵敏度，并调查潜在的系统性影响。
2013-10-31 nucl-ex physics.ins-det
Monte Carlo Simulations of Trapped Ultracold Neutrons in the UCNτ Experiment
在UCNτ实验中，超冷中子（UCN）被磁场和地球的引力场限制。场捕获减轻了材料表面上的UCN损失的问题，这在使用材料瓶的先前中子实验中引起了最大的校正。然而，场阱中的中子动力学性质不同于材料瓶中的中子动力学。在后一种情况下，中子从具有显著扩散性的材料表面反弹，并且粒子数迅速达到具有由引力势引起的密度梯度的静态空间分布。相比之下，场限制的UCN -其动力学可以由哈密顿力学描述-不表现出在材料瓶中观察到的理想气体模型的典型随机行为。在这份报告中，我们将描述我们的努力，以模拟UCN捕获在UCNτ磁引力陷阱。我们将模拟输出与实验结果进行比较，以确定中子探测器的参数和输入中子分布。然后，调谐模型被用来理解在UCNτ实验中观察到的中子的相空间演化。我们将讨论混沌动力学控制系统的影响，如光谱清洗和颤噪加热，一个成功的UCN寿命实验，达到0.01%的精度水平。
2018-10-16 nucl-ex physics.ins-det
Startup of the High-Intensity Ultracold Neutron Source at the Paul Scherrer Institute
超冷中子（UCN）可以储存在合适的瓶子中，并观察数百秒。因此，UCN可以用来详细研究中子的基本性质。在保罗·谢勒研究所建造了一个新的用户设施，为基础物理研究提供超冷中子。2010年12月，该设施的组装完成，首次生产超冷中子。2011年6月获得运营批准。我们给出了源代码和启动时状态的概述。
2012-02-27 nucl-ex physics.ins-det
Commissioning of the new high-intensity ultracold neutron source at the Paul Scherrer Institut
新的高强度超冷中子源已于2009年开始在Paul Scherrer研究所投入使用。这种新一代高强度UCN源的设计目标是超过目前可用于基础物理研究的超冷中子密度的约100倍，其中最大的推力来自对中子电偶极矩的搜索。PSI UCN源是基于通过质子诱导铅溅射产生中子，然后在重水中进行中子热化，并在固体氘晶体中进行中子冷却以获得冷和超冷能量。最近成功地进行了高达2mA的质子束在溅射靶上的束流测试。大多数源组件已安装，其他组件最终安装。该装置正在轨道上的第一次冷却和UCN生产在2010年。
2010-11-17 nucl-ex physics.ins-det
Time-of-flight spectroscopy of ultracold neutrons at the PSI UCN source
本文利用中子斩波器和飞行时间法测量PSI UCN源的轴向中子速度谱，揭示脉冲后30秒内的谱软化及日内尺度的硬化，并与Monte Carlo模拟相验证。
2023-06-29 nucl-ex physics.ins-det
Comparison of ultracold neutron sources for fundamental physics measurements
超冷中子（UCN）是精确研究中子基本参数和寻找新的CP破坏过程或粒子物理标准模型之外的奇异相互作用的关键。最突出的例子是寻找中子的永久电偶极矩（nEDM）。我们已经进行了一个实验比较的领先UCN来源目前正在运作。我们使用了一个体积为32升的“标准”UCN存储瓶，其大小与nEDM实验相当，这使我们能够比较给定射束端口处可用的UCN密度。
2016-10-26 nucl-ex physics.ins-det
Neutron lifetime measurements and effective spectral cleaning with an ultracold neutron trap using a vertical Halbach octupole permanent magnet array
超冷中子（UCN）存储测量是在一个陷阱中进行的，该陷阱由1.3 T Halbach Octupole PEr（HOPE）磁体阵列垂直排列而成，使用劳厄-朗之万研究所PF 2源的TES端口。在捕集器底部的机械UCN阀用于填充和排空。该阀用Fomblin润滑脂覆盖，以诱导非镜面反射，并与从顶部插入的可移动聚乙烯UCN去除器结合使用，用于清洁阈值以上的UCN。由于UCN去极化的损失被抑制与最小2 mT的偏置场。在不使用UCN去除剂的情况下，观察到$(712 \pm 19)$ s的总储存时间常数;在去除剂插入80 s并在距离捕集器底部80 cm或65 cm处使用的情况下，观察到$(824 \pm 32)$ s和$(835 \pm 36)$ s的时间常数。结合后两个值，在对UCN阀处的损失进行初步校正后，提取出$τ_{\rm n} = (887 \pm 39)$ s的中子寿命。在清洁过程中的UCN人口的时间常数进行了观察和比较的UCN动力学理论的基础上，以及Monte-Carlo研究的计算。这些计算用于预测在无去除器、80 cm去除器和65 cm去除器测量中清洁后剩余的$\sim 5\%$、$\sim 0.5\%$和$\sim 10^{-12}\%$的阈值以上群体。因此，通过使用覆盖整个陷阱底部的非镜面反射器和陷阱顶部的去除器，我们已经建立了一个有效的清洁程序，用于去除磁性存储UCN的高精度…
2016-06-02 nucl-ex physics.ins-det
Performance of the upgraded ultracold neutron source at Los Alamos National Laboratory and its implication for a possible neutron electric dipole moment experiment
洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的超冷中子（UCN）源使用固体氘作为UCN转换器，并由加速器散中子驱动，已成功运行10多年，为各种实验提供UCN，作为第一个基于超热过程的生产UCN源。它最近进行了重大升级。本文介绍了改进后的LANL UCN源的设计和性能。冷中子谱和UCN密度的测量和蒙特卡罗预测相比。源显示为如所建模的那样执行。在生物防护罩出口处测得的UCN密度为$184(32)$ UCN/cm $^3$，比先前报道的最高值增加了4倍。存储在外部腔室中的极化UCN密度被测量为$39(7)$ UCN/cm $^3$，其足以进行实验以搜索具有$σ(d_n) = 3\times 10^{-27}$ $e\cdot$ cm的一个标准偏差灵敏度的非零中子电偶极矩。
2018-01-16 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Experimental study of ultracold neutron production in pressurized superfluid helium
在饱和蒸汽压~ 20巴范围内，我们对超流氦中超冷中子（UCN）产生的压力依赖性进行了实验研究。中子速度选择器通过改变入射冷中子（CN）的波长，在3.5 ~ 10 μ m范围内分离出单声子和多声子过程。预测的压力依赖性UCN生产来自非弹性中子散射数据证实了单声子激发。对于基于多声子的UCN生产，我们发现对压力没有显著的依赖性，而根据非弹性中子散射数据的计算预测，在20巴相对于饱和蒸汽压增加43（6）%。从我们的数据中，我们得出结论，在典型的CN指南中，对超流氦施加压力不会增加整体UCN生产率。
2015-07-29 nucl-ex physics.ins-det
A superfluid helium converter for accumulation and extraction of ultracold neutrons
我们报告了第一次成功的提取积累的超冷中子（UCN）从超流氦的转换器，其中它们产生的冷束从慕尼黑研究反应堆的向下散射中子。通过机械冷阀在垂直方向上进行无窗UCN提取。这个多功能UCN源的原型由一个新颖的低温恒温器组成，该低温恒温器旨在保持源的便携性并允许快速冷却。我们在室温下测量了UCN存储和提取到检测器中的时间常数，转换器保持在0.7和1.3 K之间的各种温度下。由萃取的UCN计数率推断的UCN产率接近理论预期。
2007-05-27 nucl-ex
Accumulation and extraction of ultracold neutrons from a superfluid helium converter coated with fluorinated grease
本文报道了在涂有氟化油脂的超流氦转换器中产生超冷中子的实验。我们采用了我们的技术的无窗提取积累的UCN从氦，其中它们产生的冷束从慕尼黑研究反应堆的向下散射中子。尽管在本实验中累积的UCN的平均速度较低，但UCN通过与先前实验中相同的提取孔的时间常数短两倍。对入射到转换器上的冷中子谱的飞行时间测量使我们能够估计多声子对UCN生产的贡献。两种方法计算的UCN产率与理论预期一致。
2008-01-31 nucl-ex
Upgrade of the ultracold neutron source at the pulsed reactor TRIGA Mainz
介绍了脉冲堆TRIGA Mainz上改进后的固体氘超冷中子源的性能。目前的配置阶段包括安装一个氦浓缩器，以长期进行UCN实验，使用具有改进的传输的不锈钢中子导管，以及在热桥和转换器杯的内壁上涂敷无磁性$^{58}$ NiMo合金。在实验区生物防护罩外的一个体积为32升的“标准”UCN储存瓶（不锈钢）中测量UCN产量，得到UCN密度为8.5 /cm $^3$ ;与以前的设置相比增加了3.5倍。测得的UCN存储曲线与为模拟源而开发的蒙特卡罗模拟的预测吻合得很好。固态氘转化器在冻结过程中的生长和形成受H $_2$预减速剂的邻/对位比的影响。
2017-11-09 nucl-ex physics.ins-det
High-Density Ultracold Neutron Source for Low-Energy Particle Physics Experiments
Universität Heidelberg（海德堡大学）；Institut Laue–Langevin（朗之万研究所）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）
该研究介绍了劳厄-朗之万研究所的SuperSUN超冷中子源，利用中子在低温超流$^4$He中的非弹性散射，实现连续运行，展示了高提取率和饱和密度存储，其低能原位超冷中子谱可调节，为粒子物理实验带来新可能。
2026-07-27 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Polarized cold-neutron reflectometry at JRR-3/MINE2 for the development of ultracold-neutron spin analyzers for a neutron EDM experiment at TRIUMF
本文提出用极化冷中子反射测量补充常规超冷中子透射实验，以加速研制TRIUMF中子EDM实验所需的铁膜UCN自旋分析器，并报告了JRR-3/MINE2的首批测试结果。
2024-09-04 nucl-ex physics.ins-det
Measured velocity spectra and neutron densities of the PF2 ultracold-neutron beam ports at the Institut Laue--Langevin
超冷中子（UCN）是基础物理实验的重要工具。它们可以用来探测自由中子的寿命，寻找新的CP破坏过程和标准模型之外的奇异相互作用，进行拉姆齐光谱学，并进行中子-光学干涉实验。所有这些实验都需要高的中子计数率来获得良好的统计数据。为了最佳地利用实验束时间，需要准备这些实验，有时甚至需要提前模拟。为此，它是至关重要的是要知道在每个光束位置的速度依赖UCN通量。知道绝对中子通量还允许对先前收集的数据进行绝对校准。使用相同的时间的战斗实验装置，我们已经测量了差分中子通量的四个UCN束端口在PF 2仪器劳埃研究所-朗之万，格勒诺布尔。这些射束端口通常用于UCN通量实验和原理验证测试。
2021-04-06 nucl-ex physics.ins-det
A diffuse scattering model of ultracold neutrons on wavy surfaces
针对粗糙度大于5纳米的UCN导向管，提出结合微面元BRDF和朗伯定律的散射模型，在J-PARC实验中验证，能准确评估约10纳米粗糙度管道的输运性能。
2023-07-30 nucl-ex physics.ins-det
Ultracold Neutron Production in a Pulsed Neutron Beam Line
我们介绍了在洛斯阿拉莫斯中子散射中心的脉冲中子束线上进行的超冷中子（UCN）产生实验的结果。该实验装置允许作为目标温度、入射中子能量、目标体积和施加的磁场的函数的UCN生产的一组全面的测量。然而，预期的UCN信号的低计数统计可以被与UCN生产所需的初级冷中子通量的散射相关的大背景淹没。我们已经开发了一种背景扣除技术，利用非常不同的飞行时间的轮廓之间的UCN和冷中子，在脉冲束。利用独特的时序结构，我们可以可靠地提取UCN信号。固体ortho-D $_2$用于校准UCN通过该装置的传输，该装置主要设计用于研究固体O $_2$中UCN的产生。除了设置在设备中的整体检测效率，UCN生产数据使用固体D $_2$表明，UCN上散射截面小于以前的估计，表明广泛用于估计非弹性截面在热和冷制度的不相干近似的不足。
2010-04-15 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Understanding Ultracold Neutron Production in Oxygen Solids from Volume and Temperature Dependent Yields
给出了5 ~ 50 K温度范围内固体氧中超冷中子产生的实验数据.实验使用了3个不同尺寸的单元，以研究由于源密度不均匀性而导致的s-O $_2$中的过量UCN弹性散射。我们提出了一个组合的$χ^2$分析的帮助下，蒙特卡罗模拟，其中包含详细的物理UCN运输以及冷中子衰减。计算结果验证了由中子非弹性散射动力学结构函数得到的UCN产生截面和上散射截面，说明了磁散射在增强s-O $_2$中UCN产生中的作用.
2011-03-25 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Scattering of ultracold neutrons from rough surfaces of metal foils
超冷中子（UCN）金属箔的透明性在未来高密度UCN源的设计中起着重要作用，这将为许多基础物理实验提供支持。在这项工作中，我们描述和讨论的非常慢的中子（UCN和非常冷的中子）通过铝箔的Al，Cu和Zr的各种厚度在室温下的准直束的测量传输。我们的目标是分离散射和吸收的样品散装表面散射，并量化的表面的贡献。我们能够证明，这些箔的表面粗糙度引起的UCN散射的一个显着的分数。从UCN测量中提取的表面粗糙度参数$b$被证明是由原子力显微镜确定的表面参数相同的数量级。它们的厚度在几百埃左右。使用这里开发的形式主义，从以前的中子光学实验的透射数据进行重新分析，并提取其表面粗糙度参数$b$。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Measurements of ultracold neutron lifetimes in solid deuterium
我们提出了超冷中子（UCN）在固体氘SD 2中的存活时间的第一次测量。该临界参数提供了对利用固体正氘作为源材料的超热UCN源的有效性的基本限制。超热UCN源使UCN的可用密度有了几个数量级的提高，并且对于基础粒子物理实验非常重要，例如寻找静态电偶极矩和自由中子的寿命测量。这些测量是利用耦合到一个spiritual源的中子，提供了一个示范的UCN生产在这种几何形状，并允许系统的热向上散射和污染的影响的研究与仲氘上的UCN的生存时间。
2001-09-28 nucl-ex
Neutron lifetime measurements using gravitationally trapped ultracold neutrons
本文介绍了我们用引力俘获超冷中子（UCN）测量中子寿命的实验。超冷中子被捕获在一个覆盖着全氟聚醚的材料瓶中。通过比较不同比表面积阱中UCN的损失，得到了中子寿命。中子寿命的精确值对于粒子物理学和宇宙学是至关重要的。在这个实验中，UCN的储存时间比以前的任何实验都更接近中子的寿命：UCN从阱中损失的概率只有中子β衰变的1%。得到的中子寿命为878.5 ± 0.7stat ± 0.3sys，是迄今为止最精确的实验测量值。
2009-02-02 nucl-ex
Calculation of the ultracold neutron upscattering loss probability in fluid walled storage bottles using experimental measurements of the thermomechanical properties of Fomblin
我们目前的实验测量的性质的液体“Fomblin”表面获得的准弹性散射的激光。性质包括作为温度的函数的表面张力和粘度。将结果与体相流体性质的测量进行比较。然后，我们计算的超冷中子（UCN）从热激发的表面毛细波在液体表面上的上散射率和比较的结果Fomblin流体壁UCN存储瓶的UCN寿命的实验测量，并表明Fomblin电位附近的UCN能量的超额损失率可以解释。Fomblin存储寿命的快速温度依赖性解释了我们的分析。
2002-08-09 nucl-ex
The MCUCN simulation code for ultracold neutron physics
超冷中子（UCN）具有非常低的动能0-300 neV，因此可以存储在特定的材料或磁约束中数百秒。这使它们成为探测自然界基本对称性（例如中子电偶极矩实验的电荷宇称破坏）和为大爆炸核合成（中子寿命测量）提供重要参数的非常有用的工具。世界各地新的和计划中的UCN源正在建设更高精度的实验。MC模拟在优化具有大量参数的此类系统中发挥着重要作用，而且在估计系统效应、对分析代码进行基准测试或作为分析的一部分方面也发挥着重要作用。在PSI编写的MCUCN代码已被广泛用于UCN源光学的优化，并在基于PSI的nEDM项目内的（测试）实验的优化和分析。在本文中，我们提出了MCUCN的主要特点和有趣的基准和应用程序的例子。
2017-09-19 nucl-ex physics.ins-det
UCN sources at external beams of thermal neutrons. An example of PIK reactor
我们考虑超冷中子（UCN）源的基础上的一种新的方法UCN生产超流氦（4 He）。选择PIK反应堆作为应用这一想法的透视示例，其包括将4 He UCN源安装在热或冷中子束中，并用慢化剂-反射器包围源，慢化剂-反射器起到冷中子源（CN）供给UCN源的作用。由于来自慢化剂-反射体的多次中子反射，源中的CN通量可以比入射通量大几倍。我们表明，这样的源在PIK反应堆将提供一个数量级更大的密度和生产率比一个类似的源在ILL反应堆。我们估计4 He源与固体甲烷（CH 4）或/和液体氘（D2）的慢化反射的参数。我们发现，在PIK反应堆中使用CH 4慢化剂-反射体的这种源将提供约1x10^5 1/cm^3的UCN密度和约2x10^7 1/s的UCN产生速率。这些值分别比最强UCN用户源的值大1000倍和20倍。具有D2慢阻剂-反射剂的源中的UCN密度将达到~2x10^5 1/cm^3的值，并且UCN产生速率将等于~8x10^7 1/s。在具有相同通量的氯化萘束中安装此类源将略微增加密度和生产率。
2015-11-24 nucl-ex physics.ins-det
Ultracold Neutron Sources: An Essentially Enhanced Optimal Operation Temperature for Ortho-Deuterium-Based Superthermal Converters
Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), Technical University Munich（海因茨·迈尔-莱布尼茨中心，慕尼黑工业大学）；Technical University Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department（慕尼黑工业大学，自然科学学院，物理系）
该研究修正了超冷中子源最优工作温度的传统结论，得出基于正氘的超热转换器最优温度为10-12K，放宽了相关实验的低温运行条件。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Calculation of the ultracold neutron upscattering rate from para-deuterium bound in a lattice
本文计算了室温下氘污染的固体氘在T=0K附近的超冷中子（UCN）上散射率，发现在室温平衡浓度下UCN上散射率为4msec。仲氘污染似乎是负责在洛斯阿拉莫斯溅射驱动的UCN源的UCN的明显损失。
1999-11-12 nucl-ex
Estimated performance of the TRIUMF ultracold neutron source and electric dipole moment apparatus
针对粒子物理标准模型外理论约束需求，TUCAN合作组在TRIUMF建造超冷中子源与中子电偶极矩探测装置，本文预估了基于超流氦转换器的散裂驱动超冷中子源的极化中子产额、密度及装置的统计灵敏度与达标测量时长。
2023-01-23 nucl-ex physics.ins-det
A hydrogen leak-tight, transparent cryogenic sample container for ultracold-neutron transmission measurements
从基于固体氘（sD $_2$）晶体的转换器中提高可提取的超冷中子（UCN）的数量需要很好地理解UCN输运以及晶体的形态如何影响其对UCN的透明度。通过低温液体和感兴趣的固体（例如氢（H $_2$）和氘（D $_2$））的UCN透射率的测量需要具有薄的、高度抛光的和光学透明的窗口以及良好限定的样品厚度的样品容器。最困难的密封问题之一是氢气和氦气等轻气体在低温下与高真空的密封。在这里，我们报告的样品容器的设计与两个1毫米薄的无定形二氧化硅窗口冷焊到铝夹使用铟丝垫圈，以形成一个简单的，可重复使用的和氢密封的低温密封。该容器满足上述要求，并且在低至4.5 K的温度下，在$10^{-5}$至$10^{-7}$ mbar的范围内，相对于隔离真空，能够承受高达2 bar的氢气压力。此外，结晶过程的照片显示和讨论。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Detection of ultracold neutrons with powdered scintillator screens
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Tennessee Technological University（田纳西理工大学）；University of Illinois（伊利诺伊大学）；East Tennessee State University（东田纳西州立大学）；New Mexico State University（新墨西哥州立大学）
本研究比较了YAP:Ce和LYSO:Ce两种闪烁体作为超冷中子探测器的性能，发现YAP:Ce在荧光和计数率方面均优于LYSO:Ce。
2026-01-15 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of electroless nickel-phosphorus plating for ultracold-neutron storage
化学镀镍是一种成熟的工业工艺，可提供适用于运输和储存超冷中子（UCN）的坚固且相对低成本的涂层。使用粗糙度测量和UCN存储实验，我们的特点UCN指南由抛光铝或不锈钢管镀几个供应商。所有无电镀镍同样适用于UCN存储，对于90 neV和190 neV之间的能量，每壁反弹的平均损失概率为$2.8\cdot10^{-4}$至$4.1\cdot10^{-4}$，或者虚费米势与实费米势之比$η$为$1.7\cdot10^{-4}$至$3.3\cdot10^{-4}$。在不同高度的测量表明，UCN损失的能量依赖性很好地描述了虚费米势。需要一些特殊的考虑，以避免在电镀过程中增加表面粗糙度，从而减少UCN传输。粗糙度增加对储存性能的影响很小。基于这些发现，我们选择了一家供应商来电镀UCN生产容器，该容器将包含用于新的TRIUMF超冷先进中子（TUCAN）源的超流氦转换器，使用${η=3.5(5)\cdot10^{-4}}$实现可接受的UCN存储性能。
2023-02-07 nucl-ex
Neutron production and thermal moderation at the PSI UCN source
我们报告金箔活化测量沿垂直通道沿罐的超冷中子源在保罗谢勒研究所。在不同的距离从spectrum目标获得的活动是非常好的协议与MCNPX模拟考虑到源的详细描述建成。
2014-08-14 nucl-ex physics.ins-det
Search for long-range forces of a neutron and atoms with a trap of ultracold neutrons
提出了一种利用引力UCN谱仪研究中子与原子间长程作用力的方法。通过测量UCN与惰性气体（He，Ne，Ar，Kr）原子相互作用的总截面和核的相干中子散射长度，可以得到长程力强度在10 ~（-10）~ 10 ~（-4）cm范围内的限制。这种分析的第一个结果。最后对UCN方法的发展前景进行了展望。
2011-05-18 nucl-ex
A Cold/Ultracold Neutron Detector using Fine-grained Nuclear Emulsion with Spatial Resolution less than 100 nm
利用核乳胶研制了一种空间分辨率小于100 nm的新型冷/超冷中子探测器。该探测器由一个细颗粒核乳胶涂层和一个50 nm厚的$^{10}$ B $_4$ C层的中子转换。探测器在J-PARC暴露于冷中子和超冷中子（UCN）。对于冷中子和超冷中子，测得探测效率分别为（0.16 $\pm$ 0.02）%和（12 $\pm$ 2）%，与转换器中$^{10}$ B含量一致。单个中子的位置可以通过观察记录在核乳胶中的次级粒子径迹来确定。发现入射中子的空间分辨率在tan $θ\leq 1.9$的角度区域中在11-99 nm的范围内，其中$θ$是记录轨道与转换器层的法线方向之间的角度。与传统技术相比，所实现的空间分辨率对应于一个或两个数量级的提高，并且与UCN的波长相当。
2018-03-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Improved search for neutron to mirror-neutron oscillations in the presence of mirror magnetic fields with a dedicated apparatus at the PSI UCN source
虽然Paul Scherrer研究所（PSI）的国际nEDM合作在2017年获得的数据覆盖了假设中子（$n$）到镜像中子（$n'$）跃迁的声称潜在信号的相当大一部分参数空间，但它无法在各种镜像磁场下测试所有声称的信号区域。因此，PSI正在进行一项使用储存超冷中子（UCN）的$n-n'$振荡的新研究，大大扩展了镜像磁场（$B'$）和振荡时间常数（$τ_{nn'}$）参数空间的范围。新装置的设计是为了测试储存的超冷中子作为施加磁场的函数的异常损失。该实验与以前的实验不同之处在于它有一个非常大的储存容器（1.47 m $^3$），提高了它的统计灵敏度。在2020年的测试实验中，我们展示了我们设备的能力。然而，对我们最近数据的全面分析仍有待进行。基于已经证明的性能，我们将达到对振荡时间$τ_{nn'}/\sqrt{\cos(β)}$的灵敏度远高于100秒，其中$β$是$B'$和所施加的磁场$B$之间的角度。$B$的扫描将允许发现或全面排除在以前的实验分析中报告的潜在信号，并建议与中子到镜像中子振荡一致。
2021-10-31 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A boron-coated CCD camera for direct detection of Ultracold Neutrons (UCN)
本文提出硼涂层科学级 CCD 相机，利用硼中子俘获副产物在硅中的直接信号实现 UCN 探测，获得 $10^4$ 倍信噪比提升和几微米分辨率，并支持平方米级大面积探测器。
2019-02-28 nucl-ex physics.ins-det
Cubic boron nitride: a new prospective material for ultracold neutron application
首次在研究堆TRIGA Mainz的超冷中子源上用飞行时间法（TOF）测量了天然立方氮化硼（cBN）的中子光学壁势。所研究的样品具有（305 +/- 15）neV的壁电位。该值与中子反射计数据和理论预期的结果吻合得很好。由于立方氮化硼涂层（同位素富集）具有高的UCN临界速度和良好的介电特性，因此在UCN实验中将有许多应用。
2009-01-11 nucl-ex
Ultracold Neutron Properties of the Eljen-299-02D deuterated scintillator
本研究针对Eljen-299-02D氘化闪烁体，探究其超冷中子的费米势与单次反弹损失特性，为基础中子研究领域的多种应用提供支撑。
2020-09-25 nucl-ex physics.ins-det
Neutron EDM Experiment with an Advanced Ultracold Neutron Source at TRIUMF
Kyoto University（京都大学）；Research Center for Nuclear Physics, the University of Osaka（大阪大学核物理研究中心）；The University of Manitoba（曼尼托巴大学）；TRIUMF（特利昂姆夫国家粒子加速器中心）；Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）；The University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；The University of Winnipeg（温尼伯大学）
本文报告了TRIUMF超冷中子源的最新进展，该源旨在以10^-27 e·cm的灵敏度寻找中子电偶极矩，通过改进的统计量提升实验精度。
2026-07-21 hep-ex nucl-ex physics.atom-ph
$n-n'$ Oscillations: Sensitivity of a first UCN beam experiment
中子振荡成一个隐藏的扇形粒子是各种标准模型扩展预测的过程。这个额外的通道中子消失还没有在振荡参数空间的大部分实验测试。近年来，对超冷中子（UCN）贮存实验中低质量分裂和穿壁实验中大质量分裂的振荡时间限制进行了修正。在这项工作中，我们提出了预期的灵敏度的实验寻找中子隐藏的中子振荡在中间质量分裂通过应用磁场的范围内$B_0=30-1100$ $μ$ T。该实验是在劳厄-朗之万研究所进行的，使用一种新型的UCN计数器来监测束流通量。所测量的UCN速率和数据收集技术预测在几秒的水平上的振荡时间的灵敏度。
2022-06-17 hep-ex nucl-ex
First Measurement of the Neutron $β$-Asymmetry with Ultracold Neutrons
报道了利用极化超冷中子（UCN）首次测量中子$β$衰变的角关联参数。我们利用UCN的能量低于约200 neV，我们引导和存储$\sim 30$ s在铜衰变体积。衰变体积外部的静态7 T场的$\vecμ_n \cdot \vec{B}$电势为平行于场的自旋态提供420 neV的势能势垒，在UCN通过绝热快通（AFP）自旋翻转器并进入位于1 T、$2 \times 2π$超导螺线管光谱仪内的衰变体积之前使UCN极化。我们确定一个值的$β$ -不对称参数$A_0$，成比例的中子极化和电子动量之间的角相关性，$A_0 = -0.1138 \pm 0.0051$。
2008-09-17 nucl-ex
Scattering cross sections of liquid deuterium for ultracold neutrons: Experimental results and a calculation model
我们提出了超冷中子（UCN）在液态氘（T = 20.6 K）中的散射截面$σ_\text{scatt}$，最近通过透射实验测量。解释了必要的原始数据处理程序。基于适当的物理概念，提出了流体力学极限下液态氘相干和非相干散射的计算模型，并与实验数据进行了较好的拟合。非相干近似的UCN在液体氘散射的适用性进行了测试，并发现提供可接受的结果。
2015-11-22 nucl-ex physics.flu-dyn physics.ins-det
First ultracold neutrons produced at TRIUMF
我们在TRIUMF的一个新的专用溅射靶上安装了一个超冷中子源。该源最初是在日本开发的，使用冷却到0.9 $\,$ K的超流氦转换器。在2017年11月的一次广泛的测试活动中，我们在对目标进行一分钟照射后提取了多达325000个超冷中子，比以前使用该源实现的中子多三倍。在整个生产和指导体积中相应的超冷中子密度为5.3 $\,$ cm $^{-3}$。超冷中子在源中的贮存寿命最初为37 $\,$ s，在18天的运行期间下降到24 $\,$ s。在连续照射的溅射靶，我们能够检测到一个持续的超冷中子速率高达1500 $\,$ s $^{-1}$。模拟的UCN生产，UCN输运，温度依赖的UCN产率，和温度依赖的存储寿命显示出良好的协议与实验数据，并确认超冷中子上散射率在超流氦是成正比的$T^7$。
2018-12-16 nucl-ex physics.ins-det
UCN production by multiphonon processes in superfluid Helium under pressure
冷中子在超流氦中通过激发单声子或多声子而转变为超冷中子（UCN）。超流氦的动态散射函数S（q，ω）强烈地依赖于压力，导致依赖于压力的微分UCN产生速率。描述UCN产生的散射函数s（λ）的多声子部分的唯象表达式已来自非弹性中子散射数据。当结合从单声子过程的生产率，这使我们能够计算任何入射中子通量的UCN生产。对于从单声子过程计算UCN产生，我们建议使用S*（SVP）= 0.118（8）和S*（20 bar）= 0.066（6）的值。作为一个例子，我们将计算预期的UCN生产率在冷中子束的基础物理PF1b在劳厄朗之万研究所。我们的结论是，UCN生产超流氦压力下是没有吸引力的。
2009-01-29 nucl-ex
$τ$SPECT: A spin-flip loaded magnetic ultracold neutron trap for a determination of the neutron lifetime
本文首次实现脉冲自旋翻转装载方案用于三维磁超冷中子阱，在TRIGA Mainz反应堆上测量中子存储时间常数为859(16)秒，并详细研究了主要系统效应，为精确测定中子寿命奠定基础。
2024-08-22 nucl-ex physics.ins-det
Comment to the article "Temperature dependence of ultracold neutron loss rates" E.Korobkina et al., PRB 70,035409
在工作[1]中（“超冷中子损失率的温度依赖性”E.Korobkina等人，本文介绍了在铜阱中超冷中子（UCN）贮存的4 ~ 300 K范围内，UCN损失随温度变化的测量结果。在解释实验数据时，人为地只考虑损失率之差1/τ（T）= 1/τ_exp（T）- 1/τ_exp（10 K），（τ- UCN在捕集器中的储存时间）。它已被接受的温度依赖性的损失变化从0到3.3*10-4每一个碰撞的UCN与陷阱表面。然而，对原始实验数据的分析表明，在温度为10 K的阱中，每次碰撞的损失为1.0*10-3。它们比所讨论的温度依赖性大得多（3倍），并且几乎比由于铜上的捕获截面引起的损失大10倍。这些损失最有可能与UCN通过陷阱快门的狭缝泄漏有关。温度从300 K变化到10 K时，a缝的尺寸变化25%，可以很好地解释所讨论的温度依赖性。当然，氢存在于表面上，但正如工作中所示[2]（V. P. Alfimenkov等人，JETP. Vol.55，No.2，1992年1月25日）在工作中，即使在未脱气的表面上，温度依赖性也比在脱气和氘代的表面上低3倍[1]。最后，陷阱表面的氘化几乎可以完全抑制与氢存在有关的温度依赖性[2]。工作[1]的结论是氢以膜的形式定域在表面上，而不是分布在表面物质中。这一结论与UCN功损失的能量依赖性测量结果相矛盾[2]。对工作[1]和工作[2]的更详细分析如下。
2009-05-06 nucl-ex
UCN anomalous losses and the UCN capture cross-section on material defects
实验数据表明，超冷中子（UCN）的反射损失非常大，而且UCN反射过程不是完全相干的。UCN在反射下的异常损失不能用中子光学计算来解释。考虑了材料缺陷上非相干散射引起的UCN损耗，并计算了截面值。由于UCN在缺陷周围的局部化，材料缺陷上的UCN捕获截面增强了10^4倍。这种现象可以解释UCN的异常损失。
2004-08-09 nucl-ex
Measurements of ultracold neutron upscattering and absorption in polyethylene and vanadium
作为超冷中子（UCN）的有效“替代物”的元素的中子截面的研究对于核和粒子物理、宇宙学和重力学中的许多精确实验至关重要。在这种情况下，“吸收”包括中子的俘获和向上散射到UCN能区以上的能量。现有的数据，特别是氢的数据，彼此之间或与理论都不一致。在这份报告中，我们描述了在洛斯阿拉莫斯国家实验室UCN设施的UCN上散射截面的钒和氢在CH $_2$使用同时测量这些元素的辐射捕获截面的测量。我们测量了CH $_2$中氢的$σ_{up}=1972\pm130$ b，这低于理论预期，以及钒的$σ_{up} < 25\pm9$ b，与固体中热激发的中子加热的预期一致。
2013-06-05 nucl-ex
